材料現(xiàn)代分析方法第一章習(xí)題答案

1、第一章第一章1.X射線學(xué)有幾個分支？每個分支的研究對象是什么？射線學(xué)有幾個分支？每個分支的研究對象是什么？答：X射線學(xué)分為三大分支三大分支：X射線透射學(xué)、X射線衍射學(xué)、X射線光譜學(xué)。X射線透射學(xué)的研究對象有人體，工件等，用它的強(qiáng)透射性為人體診斷傷病、用于探測工件內(nèi)部的缺陷等。X射線衍射學(xué)是根據(jù)衍射花樣，在波長已知的情況下測定晶體結(jié)構(gòu)，研究與結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)的各種問題。X射線光譜學(xué)是根據(jù)衍射花樣，在分光晶體結(jié)構(gòu)已知的情況下，測定各種物

2、質(zhì)發(fā)出的X射線的波長和強(qiáng)度，從而研究物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)和成分。2.試計算當(dāng)管電壓為試計算當(dāng)管電壓為50kV時，時，X射線管中電子擊靶時的速度與動能，以及所發(fā)射的連續(xù)射線管中電子擊靶時的速度與動能，以及所發(fā)射的連續(xù)譜的短波限和光子的最大能量是多少？譜的短波限和光子的最大能量是多少？解：已知條件：U=50kV電子靜止質(zhì)量：m0=9.11031kg光速：c=2.998108ms電子電量：e=1.6021019C普朗克常數(shù)：h=6.6261034J

3、.s電子從陰極飛出到達(dá)靶的過程中所獲得的總動能總動能為：E=eU=1.6021019C50kV=8.011018kJ由于E=12m0v02所以電子擊靶時的速度速度為：v0=(2Em0)12=4.2106ms所發(fā)射連續(xù)譜的短波限λ0的大小的大小僅取決于加速電壓：λ0（）＝12400U(伏)＝0.248輻射出來的光子的最大動能最大動能為：E0＝hv＝hcλ0＝1.991015J3.3.說明為什么對于同一材料其說明為什么對于同一材料其λKλK

4、βλKαλKλKβλKα答:導(dǎo)致光電效應(yīng)的X光子能量＝將物質(zhì)K電子移到原子引力范圍以外所需作的功hVk=Wk以kα為例:hVkα=EL–Ek管壓，增加管電流或改變靶時短波限不變管壓，增加管電流或改變靶時短波限不變。原子系統(tǒng)中的電子遵從泡利不相容原理不連續(xù)地分布在KLMN等不同能級的殼層上，當(dāng)外來的高速粒子（電子或光子）的動能足夠大時，可以將殼層中某個電子擊出原子系統(tǒng)之外，從而使原子處于激發(fā)態(tài)。這時所需的能量即為吸收限，它只與殼層能量有關(guān)

5、。即吸吸收限，它只與殼層能量有關(guān)。即吸收限只與靶的原子序數(shù)有關(guān)，與管電壓無關(guān)收限只與靶的原子序數(shù)有關(guān)，與管電壓無關(guān)。7.試計算鉬的試計算鉬的K激發(fā)電壓，已知鉬的激發(fā)電壓，已知鉬的λK＝0.0619nm。欲用。欲用Mo靶X光管激發(fā)光管激發(fā)Cu的熒光的熒光X射線輻射，所需施加的最低管電壓是多少？激發(fā)出的熒光輻射波長是多少？射線輻射，所需施加的最低管電壓是多少？激發(fā)出的熒光輻射波長是多少？解：(1)由公式λK＝1.24UK，對鉬UK＝1.24

6、λK＝1.240.0619=20(kV)λUk=6.62610342.998108(1.60210190.711010)=17.46(kV)λ0=1.24Uk(nm)=1.2417.46(nm)=0.071(nm)其中h為普郎克常數(shù)，其值等于6.6261034；c為光速，等于2.998108ms；e為電子電荷，等于1.6021019cMo的λα=0.711010故需加的最低管電壓應(yīng)≥17.46(kV)，所發(fā)射的熒光輻射波長是0.071n

7、m。8.X射線與物質(zhì)相互作用有哪些現(xiàn)象和規(guī)律？利用這些現(xiàn)象和規(guī)律可以進(jìn)行哪些科學(xué)研究射線與物質(zhì)相互作用有哪些現(xiàn)象和規(guī)律？利用這些現(xiàn)象和規(guī)律可以進(jìn)行哪些科學(xué)研究工作工作有哪些實(shí)際應(yīng)用？有哪些實(shí)際應(yīng)用？X射線照射固體物質(zhì)，可產(chǎn)生散射X射線、光電效應(yīng)、俄歇效應(yīng)等①光電效應(yīng)：當(dāng)入射X射線光子能量大于等于某一閾值時，可擊出原子內(nèi)層電子，產(chǎn)生光電效應(yīng)。應(yīng)用：光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子，是X射線光電子能譜分析的技術(shù)基礎(chǔ)。光電效應(yīng)使原子產(chǎn)生空位后的退激發(fā)過程產(chǎn)

8、生俄歇電子或X射線熒光輻射是X射線激發(fā)俄歇能譜分和X射線熒光分析方法的技術(shù)基礎(chǔ)。②二次特征輻射（X射線熒光輻射）：當(dāng)高能X射線光子擊出被照射物質(zhì)原子的內(nèi)層電子后，較外層電子填其空位而產(chǎn)生了次生特征X射線（稱二次特征輻射）。應(yīng)用：X射線散射時，產(chǎn)生兩種現(xiàn)象：相干散射和非相干散射。相干散射是X射線衍射分析方法的基礎(chǔ)。9.計算計算lmm厚的厚的Pb對Mo—Kα的透射因數(shù)。的透射因數(shù)。解：透射因數(shù)II0=eμmρx其中μm：質(zhì)量吸收系數(shù)cm2g